一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110508811A(43)申请公布日2019.11.29(21)申请号201910841516.1B33Y50/02(2015.01)(22)申请日2019.09.06G01N21/88(2006.01)(71)申请人汕头市瑞祥模具有限公司地址515000广东省汕头市金平区民营科技园广东皮宝公司左侧申请人汕头大学(72)发明人牛小东程俊涛毛忠发张秋娟陈滨谢雪芬张袆辉张鲁杰魏华贤(74)专利代理机构汕头市潮睿专利事务有限公司44230代理人卢梓雄丁德轩(51)Int.Cl.B22F3/105(2006.01)B22F3/24(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法(57)摘要本发明公开了一种基于增减材复合制造的质量检测及修正方法，用于解决现有金属增材制造方法存在的表面质量差、成型缺陷、尺寸精度问题。技术方案包括对每次铺粉过程进行检测，判断是否存在缺陷并及时处理，再对成型过程进行检测，判断是否存在层位移、内部缺陷，决定是否需要进行激光路径修正，缺陷检测修正结束后通过减材激光扫描切割成型轮廓，提升成型件表面质量，如此循环直至加工完成，为增减材制造过程中的缺陷修正提供了依据，并在缺陷检测后实现高效修正，提高了增减材复合制造技术直接成型零件的表面质量，修正成形过程中出现的层位移，避免位移偏差积累导致成型件变形及尺寸精度问题，消除了制造过程产生的内部缺陷，提升零件内部质量。CN110508811ACN110508811A权利要求书1/2页1.一种增减材复合制造过程中的质量检测及自动修正方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1、将待加工产品的三维模型沿堆叠方向进行切片处理，切成多个切片层，并根据切片层的厚度及表面质量要求设置材料成型工艺参数；步骤2、根据切片层的厚度要求进行铺粉；步骤3、判断成型区是否存在铺粉缺陷，如果是，返回步骤2进行再次铺粉，如果否，执行步骤4；步骤4、根据三维模型切片层的数据，采用增材激光对粉末层进行选区激光熔化；步骤5、判断成型层是否存在层位移，如果是，则执行步骤6，如果否，则执行步骤7；步骤6、根据图像处理软件计算层位移偏差并规划切割路径，并将层位移信息反馈至计算机，以对原切片层进行位移修正补偿，同时对增材激光的路径进行校正；步骤7、判断成型层表面是否存在内部缺陷，如果是，执行步骤8，如果否，执行步骤10；步骤8、根据图像处理软件识别、定位缺陷特征的位置及形状尺寸，提取缺陷数据，并反馈至计算机以规划增材激光对于缺陷的修正路径；步骤9、根据生成的层位移切割路径及缺陷修正路径进行减材激光修正，切割分离偏移部分、去除缺陷特征，返回步骤2进行铺粉；步骤10、通过减材激光切割成型轮廓，去除轮廓表面粘接的粉渣；步骤11、判断是否是已经完成最后一层切片层的加工，如果否，下降一个切片层的厚度，返回重复步骤2-步骤11，如果是，增减材复合制造过程结束，待成型件冷却后清粉并切割取得零件。2.如权利要求1所述的质量检测及自动修正方法，其特征是：所述步骤3中，判断成型区是否存在铺粉缺陷的具体方法为：通过视觉检测系统实时检测铺粉过程，并使用工业相机采集已铺的粉末层表面图像数据，分析铺粉层是否出现堆粉、局部缺粉、刮痕等铺粉缺陷。3.如权利要求1所述的质量检测及自动修正方法，其特征是：所述步骤5中，判断成型层是否存在层位移的具体方法为：通过视觉检测系统实时检测成型过程，并使用工业相机采集已成型层表面图像数据，使用图像处理软件提取成型层轮廓特征与模型对应切片层轮廓进行比对，分析已成型层是否出现层位移。4.如权利要求1所述的质量检测及自动修正方法，其特征是：所述步骤6中，层位移偏差的计算方法为：通过成型层的图形与切片层的图形轮廓对比，在计算机内通过布尔运算用切片层切割成型层，剩余部分即为层位移偏差，切割轮廓即为减材激光切割路径。5.如权利要求4所述的质量检测及自动修正方法，其特征是：所述步骤6中，激光路径校正的具体方法为：分别对所述成型层的图形、所述切片层的图形提取几何中心(O、O’)，并提取几何中心的远点(M、M’)和近点(N、N’)为参考，以几何中心为原点分别建立坐标系，测得两个几何中心的位移误差△x和△y，以及旋转角度误差△z，以两个几何中心的负误差反馈给软件进行算法补偿以校正增材激光路径。6.如权利要求1所述的质量检测及自动修正方法，其特征是：所述步骤7中，判断成型层表面是否存在内部缺陷的具体方法为：通过视觉检测系统实时检测成型过程，并使用工业相机采集已成型层表面图像数据，使用图像处理软件提取成型层表面形貌特征，分析已成型表面是否出现内部缺陷。2CN110508811A权利要求书2/2页7.如